Soutenance mémoire
Interaction avec les cellules NKTi
La glycoprotéine CD1d
Les molécules CD1 sont une famille de molécules présentatrices d’antigènes reconnues par le système immunitaire. Chez l’homme, elles sont au nombre de cinq, classées en deux catégories basées sur des similitudes de séquence, le groupe I (CD1a, CD1b, CD1c et CD1e) et le groupe II (CD1d), ce dernier étant le seul exprimé également chez la souris et le rat.13 Ces protéines possèdent une structure assez proche des molécules du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) ; elles sont en effet formées par l’association non covalente de la β2-microglobuline et d’une chaîne peptidique qui, dans sa partie N-terminale, comprend trois domaines, dénommés α1, α2 et α3 d’environ 90 acides aminés chacun. Les domaines α1 et α2, qui forment le site d’ancrage des antigènes, ont des caractéristiques propres à chacune des molécules CD1.
Contrairement aux molécules du CMH qui sont très polymorphes et qui présentent des antigènes de type peptidique, les molécules CD1, faiblement polymorphes, présentent des antigènes étrangers ou du soi de type lipidiques.
L’antigène le plus étudié est un antigène présenté par la CD1d, l’ α-GalCer. Alors que toutes les protéines CD1 sont exprimées à la surface de cellules présentatrices d’antigènes (CPA), les CD1d sont également exprimées à la surface des macrophages et des cellules épithéliales.
La première structure cristalline de molécules CD1, à savoir la CD1d murine, a permis de donner les premiers éléments structuraux.15 Celle-ci montre que la cavité de la CD1d est plus étroite et profonde que celles des molécules du CMH. Cet espace est divisé en deux larges poches, appelées poches A’ et F’, qui sont revêtues de chaînes latérales d’acides aminés très majoritairement hydrophobes et donc adaptées pour accueillir de longues chaînes alkyle (Figure 5).
Complexe Ligand/CD1d
Comme nous l’avons mentionné au paragraphe I, les glycolipides sont présentés par la protéine CD1d au récepteur de cellules T (TCR). De plus amples informations concernant les interactions entre les galactosylcéramides et la CD1d murine ou la CD1d humaine ont été obtenues d’une part, grâce à la structure cristalline de la CD1d murine complexée à un analogue du KRN7000 comportant une chaîne acyle plus courte (8 carbones au lieu de 26 carbones, le PBS-25),18 et d’autre part grâce à la structure cristalline de la CD1d humaine complexée à l’α-GalCer (Figure 6)es deux études montrent que la chaîne acyle s’insère dans la cavité A’ en s’enroulant autour de l’axe vertical dans le sens inverse des aiguilles d’une montre (en regardant audessus de la cavité). La chaîne phytosphingosine s’insère dans la poche F’ (appelée également C’ pour faciliter la comparaison avec la CD1b humaine). Vu la disposition des deux chaînes lipidiques de l’α-GalCer dans les deux poches, il semblerait que ce dernier possède les longueurs de chaînes optimales.
Modification des chaînes lipidiques
En 2001, Miyamoto et coll.53 ont rapporté que l’analogue du KRN7000 dénommé OCH possédant une chaîne phytosphingosine tronquée (chaîne de la base sphingoϊde en C9 et chaîne grasse en C23) avait un comportement différent de celui du KRN7000. Alors que la stimulation des cellules NKT par le KRN7000 libère un mélange de cytokine Th1 et Th2, la stimulation par l’OCH secrète surtout des cytokines de type Th254. Suite à cette observation, plusieurs analogues avec des chaînes phytosphingosines et acyles plus courtes ont été évalués en présence de cellules NKTi de souris18,54,55 et humaines. Il ressort de ces études qu’un raccourcissement des chaînes lipidiques tant acyle que phytosphingosine conduit à des glycolipides qui orientent une réponse de type Th2. Plus la chaîne est courte, plus le rapport IL-4/IFN-γ est élevé57. Cependant, si les chaînes sont trop courtes (composés 1.29 et 1.31), la stimulation résultante des cellules NKT est faible.D’après la structure du complexe CD1d/KRN7000, les chaînes grasses du glycolipide sont emprisonnées dans les tunnels A’ et F’ (C’) de la glycoprotéine. Avec une chaîne moins longue, il a été supposé que le complexe CD1d formé avec le glycolipide était moins stable, ce qui conduit à une stimulation plus courte des cellules NKT.Un comportement similaire en terme de production de cytokines immunomodulatrices (Th2) a été mis en évidence chez la souris57,58 puis chez l’homme58,59 avec des analogues dont la chaîne acyle comporte une chaîne insaturée à 20 atomes de carbone Le composé le plus efficace s’est révélé être l’α-GalCer C20:2 dont la chaîne acyle dérive de l’acide eicosa-11,14-diénoϊque.
L’analyse de la modification de la réponse en cytokine suggère que ce comportement est dû à un changement de divers évènements déclenchés après l’activation des cellules NKTi. Parmi ceux-ci, on peut citer le ralentissement de l’activation secondaire des cellules NK qui produisent l’IFNγ.Par rapport au KRN7000, l’α-GalCer C20:2 se fixe différemment au CD1d. Le KRN7000 a besoin d’une localisation endosomiale du CD1d pour une présentation et une fixation efficace ce qui n’est pas nécessaire pour l’α-GalCer C20:2. Récemment, plusieurs autres dérivés N-acylés galactosylés avec une partie phytosphingosine en C18 ont été décrits.Ils ont présenté un comportement proche de l’α-GalCer C20:2 ne nécessitant pas une fixation endosomiale mais ils induisent une réponse préférentielle de type Th2. Le même comportement a été observé en série D-glucose.Certains analogues ont des substitutions N-acyles plus polaires ou moins hydrophobes comme le dérivé α-GalCer PGB1 qui possède une chaîne en C20 prostaglandine ou l’α-GalCer C20:4 dérivé de l’acide arachidonique ou bien l’α-GalCer C10:0 avec une chaîne saturée en C10 (Figure 28). Des observations ont suggéré que la capacité de s’associer au CD1d directement à la surface de la cellule sans que le chargement endosomial soit requis, est corrélée avec la capacité de polariser les cellules NKTi vers la production de cytokine induisant préférentiellement une réponse Th2.
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Introduction générale
Partie théorique
Chapitre I
I- Le KRN7000
I-1. Origine du KRN 7000
I-2. Découverte des propriétés biologiques du KRN7000
II- Complexation avec le CD1d
II-1. La glycoprotéine CD1d
II-2. Complexe Ligand/CD1d
III- Interaction avec les cellules NKTi
III-1. Les cellules NKTi
III-2. Principales interactions du complexe CD1d/GalCer avec le TCR
IV- Evènements suivant l’activation des cellules NKTi
V- Relation structure/activité
V-1. Modification de la partie osidique
V-2. Modification du squelette du sucre
V-3. Nature et configuration de la liaison glycosidique
V-3.1. Configuration de la liaison glycosidique
V-3.2. Nature de la liaison glycosidique
V-4. Modification de la partie céramide
V-4.1. Modification des chaînes lipidiques.
V-4.2. Nature et configuration du céramide
V-4.3. Transformation de la fonction amide
V-5. Les analogues contraints au niveau de la partie céramide
Chapitre II
I- Rappels sur l’hétérocycloaddition [4+2] à demande inverse
I-1. Régiosélectivité
I-2. Stéréosélectivité
I-3. Activation par un acide de Lewis
I-4. Contrôle de la configuration absolue
I-4.1. Diénophiles chiraux oxa-substitués
I-4.2. Diénophiles chiraux aza-substitués
II- Nos travaux
II-1. Rétrosynthèse
II-2. Synthèse des diénophiles
II-2.1. Diénophile avec comme auxiliaire chiral le mandélate de n-butyle
II-2.2. Diénophile avec comme auxiliaire chiral la (R)-5-éthyl-1,3-oxazolidin-2-one.
II-3. Synthèse de l’hétérodiène
II-4. Hétérocycloaddition
II.4.1. Etude de la réaction avec le diénophile 2.52a
II.4.2. Détermination de la stéréochimie des deux cycloadduits majoritaires
II.4.3. Cycloadditions avec les autres diénophiles
Chapitre III
I- Formation du diol
I-1. Réduction de la fonction ester des cycloadduits
I-2. Réaction d’hydroboration/oxydation
II- Formation de l’hemiacétal
II-1. Protection du diol
II-2. Synthèse de l’acétal
III- Synthèse de la lactone
III-1. Oxydation directe de l’acétal
III-2. Formation de la lactone via une oxydation du lactol
III-2.1. Synthèse du lactol
III-2.2. Oxydation du lactol
IV- Formation du lactame
IV-1. Méthodes directes
IV-2. Méthodes indirectes
IV-2.1. A partir d’un acétal cyclique
IV-2.2. A partir d’une lactone
Conclusion et perspectives
Partie expérimentale
I- Généralités
II- Synthèse des diénophiles chiraux oxa-substitués
II-1. (R)-2-hydroxy-2-phénylacétate de butyle 2.12
II-2. Acétate d’oct-1-ényle 2.17c.
III- Synthèse des aldéhydes 2.14
III-1. 1,12- Dodécanedioate de méthyle 2.32.
III-2. Monométhy1ester de l’acide dodécanedioïque 2.34
III-3. 2-oxacyclotridécanone 2.37.
III-4. 12-hydroxydodécanoate de méthyle 2.35.
III-5. 12-(p-toluènesulfonyloxy)-dodécanoate de méthyle 2.42.
III-6. 1-bromotétradécane 2.43.
III-7. Acide 12- bromododécanoïque 2.45.
III-8. 12-bromododécan-1-ol 2.50.
III-9. 12-hydroxydodécyl-4-méthylbenzenesulfonate 2.51.
III-10. Hexacosan-1-ol 2.23c.
III-11. Procédure générale de synthèse des aldéhydes 2.14 b et 2.14 c
III-11.1.Tétradécanal 2.14b.
III-11.2 Hexacosanal 2.14c.
IV- Synthèse des diénophiles 2.52
IV-1. (4R)-4-éthyl-1,3-oxazolidin-2-one 2.22.
IV-2. Procédure générale pour la synthèse des diénophiles 2.52.
IV-2.1. (4R, 1E)-4-éthyl-3-(oct-1-ényl)-1,3-oxazolidin-2-one 2.52a.
IV-2.2. (4R, 1E)-4-éthyl-3-(tétradéc-1-ényl)-1,3-oxazolidine-2-one 2.52b.
IV-2.3. (4R,1E)-4-éthyl-3-(hexacosan-1-ényl)-1,3-oxazolidin-2-one 2.53c.
V- Synthèse de l’hétérodiène
V-1. 2-(triméthylsilyloxy)-acrylate de méthyle 2.54.
V-2. Procédure générale pour la synthèse des acétals.
V-2.1. 1,1-diméthoxytétradécane 2.15b.
V-2.2. 1,1-Diméthoxyhexacosane 2.15c.
V.3. 4-méthoxy-2-oxoheptadécanoate de méthyle 2.57
V.4. (E)-2-oxoheptadéc-3-énoate de méthyle 2.58.
VI- Réactions d’hétérocycloaddition
VI.1 Protocole général pour la réaction d’hétéro-Diels-Alder catalysée par l’Eu(fod)
Résumé
Abstract
Bibliographie
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